Lorsque les conditions de vie leur deviennent défavorables, certaines bactéries produisent des spores capables d'être transportées au loin et de survivre dans les environnements les plus hostiles. Ces formes de résistance supportent même une ébullition de plusieurs heures. Lorsque les conditions s'améliorent, les spores sortent de leur dormance et redeviennent des bactéries vivantes capables de se multiplier. Des scientifiques de l'Eawag et de l'université de Neuchâtel ont cherché à savoir si ces formes de résistance bactériennes pouvaient également conserver et transmettre l'antibiorésistance. Ils ont pour cela extrait des spores bactériennes de carottes sédimentaires issues du lac Léman et y ont recherché des gènes de résistance aux antibiotiques. «Nous avons trouvé de véritables archives des gènes de résistance dans le sédiment», révèle Helmut Bürgmann de l'Eawag.

Les gènes de résistance des spores reflètent les utilisations d'antibiotiques

Étant donné que la biomasse et les particules qui se déposent au fond des lacs forment des couches annuelles, il est possible de les dater dans les carottes prélevées dans les sédiments : plus la couche est profonde, plus le dépôt est ancien. Pour leurs analyses, les scientifiques ont étudié deux carottes sédimentaires comprenant les dépôts des 100 dernières années. Grâce à une méthode mise au point par Pilar Junier de l'université de Neuchâtel, ils ont extrait les spores et cellules bactériennes contenues dans différentes couches. Ils ont ensuite déterminé le nombre de copies de gènes de résistance à deux familles d'antibiotiques courants : les tétracyclines et les sulfonamides.

Comme les scientifiques s'y attendaient, les traces de l'antibiorésistance passée sont mal conservées dans les cellules bactériennes vivantes étant donné que ces dernières meurent très rapidement dans le sédiment. En revanche, les gènes de résistance perdurent pendant des années dans les spores. «On observe une forte corrélation entre l'évolution du nombre de spores antibiorésistantes et celle de l'utilisation des antibiotiques», indique Bürgmann. Ainsi, l'introduction de la tétracycline dans les années 1960 s'est traduite par une augmentation rapide des gènes de résistance à cet antibiotique dans les spores bactériennes des couches sédimentaires de cette époque. En dehors de l'aspect temporel, les chercheurs se sont également intéressés à la dissémination spatiale des spores renfermant des gènes d'antibiorésistance. Pour cette étude, ils ont prélevé des échantillons de sédiment à différentes distances du point de déversement des effluents de la station d'épuration (STEP) lausannoise de Vidy dans le lac. Comme dans les études précédentes avec des cellules bactériennes, c'est près de la station qu'ils ont observé le plus grand nombre de gènes de résistance. «Les spores sont apportées dans le lac par la station d'épuration et elles sédimentent à proximité», explique Bürgmann. Alors que la STEP retient efficacement une grande partie des bactéries intestinales, les spores ont probablement moins de difficultés à la traverser.

Bactéries intestinales : un réservoir d'antibiorésistance

Les biologistes ont également cherché à savoir à quel type de bactéries appartenaient les spores découvertes dans les sédiments. Ils ont alors observé une forte corrélation entre la fréquence des gènes de résistance à la tétracycline et la présence de bactéries Firmicutes – des bactéries sporulées vivant dans l'intestin humain. Cette même constatation a pu être faite aussi bien dans le delta du Rhône dans le Léman qu'autour du point de déversement des effluents de la STEP dans la baie de Vidy. Le genre Clostridium, un sous-groupe des Firmicutes, était particulièrement bien représenté. «Ces résultats indiquent que la flore intestinale de l'être humain est un réservoir de résistance aux antibiotiques et que cette résistance peut être disséminée à travers les spores», commente Pilar Junier. La résistance aux sulfonamides, en revanche, était détectable dans les spores de nombreux types de bactéries, ce qui confirme des observations précédentes selon lesquelles certains gènes de résistance peuvent se transmettre d'une espèce de bactérie à une autre. «Suite à leur longévité et à leur fort taux de dissémination, les spores bactériennes peuvent fortement contribuer à la diffusion et au «stockage» de l'antibiorésistance dans l'environnement», conclut Bürgmann. Il estime cependant peu probable que les spores emmagasinées dans les sédiments sortent de leur dormance.

Publications

Madueño, L., Paul, C., Junier, T., Bayrychenko, Z., Filippidou, S., Beck, K.,… Junier, P. (2018). A historical legacy of antibiotic utilization on bacterial seed banks in sediments. PeerJ, 2018(1), e4197 (19 pp.). http://doi.org/10.7717/peerj.4197

Paul, Ch., Bayrychenko, Z., Junier, T., Filippidou, S., Beck, K., Bueche, M., Greub, G., Bürgmann, H., Junier, P. (2018). Dissemination of antibiotic resistance genes associated with the sporobiota in sediments impacted by wastewater. PeerJ 6:e4989; DOI 10.7717/peerj.4989

https://doi.org/10.7717/peerj.4989